Ландшафтная адаптация земледелия природные и сельскохозяйственные ландшафты. Классификация и устойчивость агроландшафтов

Он отражает специфику функционирования взаимосвязанных элементарных геохимических ландшафтов через миграционные потоки конкретных химических элементов.

В ландшафте происходит прямой контакт всех компонентов географической оболочки (земной коры, воздуха, воды, растительности и животного мира) под влиянием энергии солнца, внутренних сил Земли и деятельности человека.

Важнейшие процессы функционирования ландшафтов — это влагооборот, почвообразование и биогенный круговорот веществ, сезонная динамика, которые определяются тепло- и влагообеспеченностью, т. е. поступлением в ландшафт солнечной энергии и активной влаги.

В более узкой трактовке под агроландшафтом понимают ландшафт, на большей части которого естественная растительность заменена посевами и посадками сельскохозяйственных растений, сохраняющий его исходные границы.

Согласно этому определению агроландшафт есть территория качественно однородная в отношении целенаправленно созданной на ней растительности и созданных или измененных человеком климатических, орографических, почвенных и биотических условий. Агроландшафт, включая в себя средства сельскохозяйственного производства и являясь предметом труда, прежде всего есть продукт развития производительных сил и производственных отношений.

Ландшафты антропогенного происхождения появились на Земле около 16 тыс. лет назад, когда человек стал заниматься земледелием и скотоводством. В настоящее время антропогенные или «культурные ландшафты», под которыми понимают искусственно созданные человеком на природной основе ландшафты, занимают более половины поверхности суши земного шара, агроландшафты распространены на 35 % площади суши.

Воздействие сельскохозяйственной деятельности человека на ландшафт выходит за пределы данного агроценоза и приобретает региональное и даже глобальное значение — главным образом через годовой водный и минеральный обмены.

В типичных условиях при промывном водном режиме в пахотной почве происходит усиление миграционной способности химических элементов из-за дополнительного внесения в почву хлоридов, нитратов и сульфатов с минеральными удобрениями. В почве наблюдается дефицит элементов минерального питания растений, который компенсируют внесением удобрений.

Ощутимые изменения происходят в черноземах, где интенсивно утрачиваются гумус, кальций, магний и другие питательные вещества. На значительных площадях отмечается загрязнение почв сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами, радионуклидами и другими продуктами химизации сельского хозяйства и отходами промышленности.

Неграмотная хозяйственная деятельность может привести к нарушению ландшафта, уничтожению связей между составляющими его компонентами.

Поэтому при ведении сельского хозяйства следует иметь в виду прежде всего географическую обстановку, тот географический ландшафт, в котором приходится работать. Без знания географических ландшафтов трудно рассчитывать на успех. В них идет наиболее интенсивный обмен веществ и энергии.

К сожалению несмотря на важность агросферы, лежащей в основе жизнеобеспечения современного человека, наши знания ее особенностей, структуры, динамики, современного состояния, и самое главное , возможностей управления ею, остаются недостаточно исследованными. В тоже время в условиях развивающегося глобального экологического кризиса, исчерпанности возможностей экстенсивности развития сельского хозяйства, конкуренции на международных рынках сельскохозяйственной продукции требуется требуется ускоренный рост продуктивности агроэкосистем. Продовольственное обеспечение населения становится вопросом, определяющим будущее каждого государства.

В качестве иллюстрации необходимо привести статистические данные.

За 100 последних лет эрозия и другие процессы, вызывающие деградацию почвы, вывели из пользования примерно 27% (2 млрд. га) сельскохозяйственных угодий мира.

Для США , в частности, цифра потерь из-за эрозии составляет 120 млн.га. в год. Франции-5, а в странах бывшего СССР 152 млн.га или 2\3 всех пахотных земель, находится в эрозионно-опасном состоянии . Процесс опустынивания охватил более 19% суши планеты и распространяются со скоростью 50 кв. км. в год, представляя угрозу по меньшей мере 150 странам.

Принято считать , что 87 % ежегодного прироста пустынь обусловлено антропогенным воздействием на природу и только 13% - естественными факторами.

К 1991 года потери верхнего слоя земли вследствие ее деградации в 16-300 раз превышали способность почвы к естественному восстановлению в различных регионах мира. По некоторым оценкам, деградация земли с 1945 по 1990 годы привела к снижению производства продовольствия в мире на 17%.

Попытки компенсировать эти потери за счет ирригации и химизации дали определенный положительный эффект, но разрушающе действовали на окружающую среду.

Подсчитано, что с 1960 по 2000 годы глобальная продуктивность зерновых возросла примерно в 2-3 раза. Однако при этом вклад в увеличение урожайности зерновых культур возрос : воды в 2-3 раза, азотных удобрений в 10 раз, фосфорных удобрений в 7,5, пестицидов в 5 раз.

Осознание движения мирового сельского хозяйства к критической черте и приводит к тому, что в последние годы развитие новых агротехнологий идет ускоренными темпами. В тоже время место и значение многих из них в системе производства продовольствия является дискуссионным.

Очевидно это обусловлено комплексностью самой агросферы, наличием сложных иерархических взаимоотношений между ее различными компонентами, уникальностью их сочетаний в каждой отдельной экосистеме. Использование одних и тех же приемов даже в близких по ряду характеристик агроэкосистемах может приводить к разным результатам. Поэтому системы земледелия должны разрабатываться с учетом структуры агроландшафта.

Агроландшафты представляют собой совокупность иерархически соподчиненных и взаимосвязанных в своем развитии природных территориальных комплексов локального (фаций, подурочищ, урочищ) и регионального (местностей, провинций) уровней.

Он включает в себя фации, урочища, местности, провинции.

Фации обычно занимают небольшую площадь и приурочены к одной форме микрорельефа (нижней части подошвы склона, замкнутому понижению на водоразделе). Для фации типичен один биогеценоз, хотя растительный покров и здесь весьма динамичен во времени.

Две или более разных фаций, закономерно чередуясь в пространстве на однородных мезоформах рельефа, составляют урочище.

УРОЧИЩЕ Это ПТК, состоящий из закономерного сочетания отдельных фаций, совмещающийся обычно с формой мезорельефа и вследствие этого обладающий ярко выраженным генетическим единством и динамической сопряженностью составляющих его морфологических частей. В основе выделения урочищ лежат три признака: формы мезорельефа, разности почв, особенности растительного покрова. При выделении урочищ в лугово-пастбищных агроландшафтах принято учитывать также продуктивность трав (в т/га).

Подурочище. Занимает промежуточное положение между фацией и урочищем. Это ПТК, состоящий из группы фаций, тесно связанных генетически и динамически вследствие их "общего положения на одном из элементов формы мезорельефа, склона одной экспозиции.

МЕСТНОСТЬ - это система урочищ, сформировавшаяся на определенном комплексе форм рельефа одинакового генезиса и характеризующаяся однотипным геологическим фундаментом, выделяется как ПТК.

ПРИРОДНЫЕ РАЙОНЫ. Имеют более высокий таксономический ранг, чем местность. При этом районы выделяют самые разные: геоморфологические, геоботанические, почвенные, агроклиматические и др.

В конечном итоге ландшафт является высшим структурным компонентом ПТК.

Однородные ландшафты слагаются из одинаковых, закономерно повторяющихся сочетаний фаций и урочищ, не свойственных другим ландшафтам.

Для различных задач формирования агроландшафтов учитывают разные типы ландшафтных структур. Закономерности формирования поверхностного стока, вызывающие плоскостную эрозию, обусловливаются позиционно-динамической структурой, на территориальных единицах которой обосновывают размещение севооборотов, рабочих участков, направление вспашки и т. д. Для предотвращения овражной эрозии необходим учет динамической сопряженности и парадинамических отношений фаций вдоль концентрации водного потока, для чего выделяют парагенетические и бассейновые ландшафтные структуры.
2.Классификация и устойчивость агроландшафтов.
Сельскохозяйственные ландшафты делят:

по хозяйственной ценности на культурные и акультурные;

по длительности существования и степени их саморегуляции — на многолетние, частично регулируемые (сады и пастбища) и кратковременные регулируемые (посевы).

По преобладающим видам хозяйственного использования земель выделяют полевые, садовые, смешанные (садово-полевые) и лугово-пастбищные агроландшафты.

Виды агроландшафтов	Характер использования
Полевые	Пашня
Садовые	Сады и виноградники
Смешанные (садово-полевые)	Насаждения многолетних плодовых деревьев и кустарников
Лугово-пастбищные	Сенокосы и пастбища

Полевые агроландшафты. Формируются под воздействием ежегодной обработки почвы, внесения удобрений и выращивания сельскохозяйственных культур.

Обработка почвы оказывает большое влияние на водный режим, усиливая поверхностный сток. В полевых степных, лесостепных типах агроландшафтов наиболее интенсивно проявляются водная эрозия и дефляция почв. Почвы являются своего рода литологическим фундаментом полевых агроландшафтов, а посевы составляют их агробиоценоз. Многолетний агротехнический режим способствует приспособлению к новому агроландшафту определенных сорняков и животных. Под полевыми культурами с разной скоростью в почвах происходит минерализация растительных остатков и гумуса.

Огромное влияние на полевые агроландшафты оказывает система ведения сельского хозяйства: при низкой агротехнике неизбежно снижение плодородия старопахотных почв.

Посевы и посадки сельскохозяйственных культур влияют на температуру и влажность воздуха, скорость ветра.

Зонально-региональные различия полевых агроландшафтов существенны.

Оптимальные физико-географические условия для развития полевых агроландшафтов имеются в лесостепной и степной природных зонах. Распаханная степь в зависимости от местоположения и характера рельефа может выступать в качестве различных полевых агроландшафтов: пойменный полевой, лугово-черноземный полевой, террасовый темно-каштанов|ый полевой; увалисто-возвышенно-равнинный черноземный полевой и др.

Каждый вид полевого агроландшафта имеет свой «набор» урочищ, образующих его структуру. Характер использования урочищ определяется специализацией хозяйства.

Смена одной культурной растительности другой сопровождается глубокой перестройкой структуры ландшафтного комплекса, которая происходит в случае изменения, например гидроклиматических условий.

Лугово-пастбищные агроландшафты. Распространены повсеместно во всех природных зонах — от тундры до субтропиков. Состояние лугово-пастбищных агроландшафтов зависит от характера и интенсивности хозяйственного использования. Сенокошение играет положительную роль в развитии луговых агроландшафтов, а бессистемная пастьба скота — отрицательную.

Сенокошение способствует лучшему прогреву и просушиванию почвы, препятствует распространению сорняков.

Под действием неумеренного выпаса скота происходят уплотнение почвы, ее иссушение, выпадение из травостоя ценных кормовых растений и замена их малопродуктивными видами и сорняками. Особенно вреден ранний выпас, когда скот при высокой влажности почвы разрушает дернину, а отрастающую траву сразу же поедает и вытаптывает. В результате резко снижается продуктивность пастбищ, на склонах происходит плоскостной смыв почвы.

Степень саморегуляции у лугово-пастбищных агроландшафтов значительно выше, чем у полевых и садовых и более близка к природным ландшафтам.

Агротехнические мероприятия по повышению продуктивности пастбищ нуждаются в дифференциации с учетом природноботанических особенностей отдельных групп лугово-пастбищных урочищ.

Садовые и садово-полевые агроландшафты.

Они имеют определенное сходство с лесокультурными, отличаясь от них слабо выраженной саморегуляцией и большой потребностью в высокой агротехнике.

Под насаждениями многолетних плодовых деревьев и кустарников в разных природных зонах происходит глубокая антропогенная перестройка почвы за счет постоянной ее обработки, внесения удобрений и поливов. Почвы этих агроландшафтов характеризуются высоким плодородием.

По условиям рельефа садовые агроландшафты характеризуются большим разнообразием. Сады размещают не только на ровных террасах и водоразделах, но и на крутых склонах, где развитие полевых агроландшафтов невозможно. Во многих странах террасированные склоны гор заняты садами, виноградниками, плантациями чая, кофейного дерева и другими древесно-кустарниковыми растениями, составляющими многолетний тип культурных фитоценозов. В нашей стране террасирование склонов с использованием их под виноградники и сады можно наблюдать в горных районах Кавказа.

Изменение литогенной основы происходит во всех случаях длительной (на протяжении многих столетий) распашки. При этом рельеф поверхности становится более сглаженным: снижается относительная высота холмов, выполаживаются склоны, заносятся делювием котловины.

Следовательно, под литогенными ландшафтами следует понимать такие комплексы, в которых коренной перестройке подверглась вся основа — рельеф, грунты и почвы.

Под устойчивостью агроландшафтов понимают способность поддерживать заданные производительные и социальные функции, сохраняя биосферные.

Устойчивость агроландшафтов к антропогенным воздействиям в значительной степени зависит от природных условий и степени устойчивости пахотных земель к разнообразным нагрузкам техногенного происхождения. Наименьшей устойчивостью характеризуются лесостепные и степные агроландшафты на плакорных черноземах, наиболее благополучные по условиям возделывания полевых культур. Почвы этих агроландшафтов на склонах сильно подвержены эрозии и дефляции. В этих зонах системы земледелия должны быть почвозащитными с соблюдением противоэрозионных мероприятий. В таежно-лесной зоне для поддержания устойчивости требуются периодическое известкование почв, ежегодное внесение удобрений, соблюдение севооборотов.

В соответствии с функциями агроландшафтов выделяют два

вида устойчивости — производительную и экологическую.

Производительная устойчивость определяется величиной и стабильностью урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивностью пастбищ и качеством продукции, а также устойчивостью экономических параметров производства. Она оценивается по коэффициенту вариации показателя, а также по отношению амплитуды колебаний показателя к его среднему значению за период наблюдений

Экологическая устойчивость агроландшафтов реализуется следующими режимами: органического вещества, биогенных элементов, реакции среды, окислительно-восстановительного, структурного состояния и сложения почвы, воздуха, тепла, воды, биогенности, биологической активности почвы, фитосанитарного состояния посевов.

Для оптимизации агроландшафтов необходимы:

формирование поддержание на оптимальном уровне структуры земельных угодий;

организация территории землепользования;

выделение различных охраняемых природных территорий (от микрозаказников до заповедников и национальных парков).

Для обеспечения устойчивости агроландшафтов необходимо соблюдать принцип ландшафтно-экологической адаптации систем земледелия. Он включает:

оптимизацию структуры угодий и посевных площадей, севооборотов, сенокосооборотов, пастбищеоборотов ;

противоэрозионные и мелиоративные мероприятия;

устранение и предотвращение очагов деградации (залужение

ложбин стока, занесение оврагов, устройство прудов и др.);

оптимизацию систем обработки почвы, удобрения, защиты растений.

Каждый блок (кроме организационно-экономического) подразделяется на несколько звеньев по технологическим функциям, на основании которых разрабатывают экологически безопасные технологии производства продукции.

Звенья агротехнического, мелиоративного, экологического блоков включают комплекс необходимых машин для выполнения соответствующих технологических приемов.

В организационно-экономический блок входят обоснование форм организации и стимулирования труда, методов управления производственными процессами и принятие управленческих решений в трудовых коллективах, система маркетинга и реализации продукции.

Любое воздействие на агроландшафт, как основу земледелия, не должно нарушать его экологическую безопасность. Поэтому первоочередной задачей является проведение природоохранной организации территории землепользования и системы севооборотов.

В зависимости от вида, состояния и свойств агроландшафтов определяют методы их использования, организуют севообороты с учетом пригодности почв для возделывания сельскохозяйственных культур.

Взаимосвязи между агротехническими звеньями осуществляются через севообороты, размещенные на определенных агроландшафтах.

Так, система удобрения культур севооборота зависит от уровня почвенного плодородия. Система обработки почвы будет определяться свойствами ландшафта, сельскохозяйственными культурами и их чередованием, системой удобрения. В свою очередь, система защиты растений учитывает все названные звенья.

Технологии возделывания культур и воспроизводство плодородия почвы опираются на агротехнические звенья. Количество и качество растениеводческой продукции, получаемой в системе, определяется свойствами агроландшафта и технологиями производства. В то же время часть полученного дохода от реализации продукции может быть направлена на совершенствование агротехнологий.

Следовательно, совершенствование системы земледелия возможно только с учетом всех ее звеньев.

Функционирование системы земледелия происходит на основе научно обоснованного управленческого решения об использовании земли, ресурсного и финансового потенциала хозяйства. Агроландшафты и ресурсы (семена, удобрения, пестициды, сельскохозяйственная техника и др.) соединяют в адаптивные агротехнологии, в результате чего получают растениеводческую продукцию. Произведенную продукцию реализуют на рынке. Вырученные от продажи средства направляют на воспроизводство израсходованных ресурсов, почвенного плодородия, устранение экологических нарушений, реабилитацию агроландшафтов и на социальную среду.

Таким образом, структура и содержание систем земледелия обусловлены природной, производственно-экономической, экологической и социальной компонентами. А поскольку они различны по регионам страны, то и система земледелия должна быть адаптирована к конкретным условиям хозяйствования.

В целом устойчивость агроландшафтов сильно различается и зависит от природных и социально-экономических условий, уровня интенсификации производства, характера» продолжительности и степени воздействия внешних факторов. В агроэкологическом районировании территории исключительно важную роль играет адаптивно-ландшафтный подход, позволяющий при размещении сельскохозяйственных культур и объектов социально-производственной инфраструктуры, а также при выборе систем земледелия учитывать особенности структуры взаимосвязи компонентов, составляющих природно-территориальный комплекс. Разумную организацию территории В.В.Докучаев (1906) видел в "возможно правильном соотношении между пашней, водой, лесом, лугами и другими хозяйственными угодьями". "Ландшафт, - подчеркивал Л.С.Берг (1931), - есть как бы некий организм, где части обусловливают целое, а целое влияет на все части - гидрологический режим, почвенный покров, сообщества растений и животных, проявляя селективную роль в формировании последних". Закономерная соподчиненность структурных единиц территориальной организации ландшафта, а также постоянное взаимодействие соседних местоположений через обмен водой, воздухом, почвенными частицами были показаны в работах Л.Г.Раменского (1938). Морфологические элементы ландшафта - фации, урочища, местности, считает В.А.Николаев (1992), оказываются взаимосвязанными латеральным обменом вещества, энергии, информации.

Структурно-функциональные свойства ландшафтов зависят как от особенностей их физической среды, так и биотических компонентов. Хотя компоненты ландшафта находятся в системной связи друг с другом, выступая как определенная целостность, некоторых из них (почве, воде, биоте) свойственны не только специфические уровни и механизмы устойчивости к антропогенному воздействию, но и способность к саморегуляции. Не смотря на очевидную теоретическую и практическую значимость понимания принципов структурно-функциональной дифференциации ландшафтов, их интеграции, упорядоченности и иерархии, многие из них остаются еще не выясненными.

Для оптимального функционирования земледелия на агроладшафтной основе необходимо соблюдать законы экологии.

Законы экологии (Коммонер, 1974).

Первый закон гласит «все связано во всем».

Все экосистемы являются взаимонастраивающимисся и взаимоуравновешенными. При незначительных отклонениях в одном звене экосистема в целом стабилизируется благодаря динамическим самоконтролирующим свойствам. При слишком сильных отклонениях может произойти разрушение экосистемы.